IO流原理及流的分类

1、Java IO流原理I/O是Input/Output的缩写， I/O技术是非常实用的技术，用于处理设备之间的数据传输。如读/写文件，网络通讯等。

Java程序中，对于数据的输入/输出操作以”流(stream)” 的方式进行。java.io包下提供了各种“流”类和接口，用以获取不同种类的数据，并通过标准的方法输入或输出数据。

2、流的分类按操作数据单位不同分为：字节流(8 bit)，字符流(16 bit)

按数据流的流向不同分为：输入流，输出流

按流的角色的不同分为：节点流，处理流

1. Java的IO流共涉及40多个类，实际上非常规则，都是从如下4个抽象基类派生的。

2. 由这四个类派生出来的子类名称都是以其父类名作为子类名后缀。

节点流和处理流

1.节点流可以从一个特定的数据源读写数据

2. 处理流是“连接”在已存在的流（节点流或处理流）之上，通过对数据的处理为程序提供更为强大的读写功能。

InputStream & Reader

InputStream 和 Reader 是所有输入流的基类。

InputStream（典型实现：FileInputStream）

Ø int read()

Ø int read(byte[] b)

Ø int read(byte[] b, int off, int len)

Reader（典型实现：FileReader）

Ø int read()

Ø int read(char [] c)

Ø int read(char [] c, int off, int len)

l 程序中打开的文件 IO 资源不属于内存里的资源，垃圾回收机制无法回收该资源，所以应该显式关闭文件 IO 资源。

3、节点流(文件流)读取文件

1.建立一个流对象，将已存在的一个文件加载进流。

Ø FileReader fr = new FileReader(“Test.txt”);

2.创建一个临时存放数据的数组。

Ø char[] ch = new char[1024];

3.调用流对象的读取方法将流中的数据读入到数组中。

Ø fr.read(ch);

FileReader fr = null;try{fr = new FileReader("c:\\test.txt");char[] buf = new char[1024];int len= 0;while((len=fr.read(buf))!=-1){System.out.println(new String(buf ,0,len));}}catch (IOException e){System.out.println("read-Exception :"+e.toString());}finally{if(fr!=null){try{fr.close();}catch (IOException e){System.out.println("close-Exception :"+e.toString());} } }写入文件

1.创建流对象，建立数据存放文件

Ø FileWriter fw = new FileWriter(“Test.txt”);

2.调用流对象的写入方法，将数据写入流

Ø fw.write(“text”);

3.关闭流资源，并将流中的数据清空到文件中。

Ø fw.close();

FileWriter fw = null;try{fw = new FileWriter("Test.txt");fw.write("text");}catch (IOException e){System.out.println(e.toString());}finally{If(fw!=null)try{fw.close();}catch (IOException e){System.out.println(e.toString());} }注 意

定义文件路径时，注意：可以用“/”或者“\\”。

在写入一个文件时，如果目录下有同名文件将被覆盖。

在读取文件时，必须保证该文件已存在，否则出异常

4、缓冲流为了提高数据读写的速度，Java API提供了带缓冲功能的流类，在使用这些流类时，会创建一个内部缓冲区数组

根据数据操作单位可以把缓冲流分为：

Ø BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream

Ø BufferedReader 和 BufferedWriter

缓冲流要“套接”在相应的节点流之上，对读写的数据提供了缓冲的功能，提高了读写的效率，同时增加了一些新的方法。

对于输出的缓冲流，写出的数据会先在内存中缓存，使用flush()将会使内存中的数据立刻写出。

BufferedReader br = null;BufferedWriter bw = null;try {//step1:创建缓冲流对象：它是过滤流，是对节点流的包装br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\IOTest\\source.txt"));bw = new BufferedWriter(new FileWriter("d:\\IOTest\\destBF.txt"));String str = null;while ((str = br.readLine()) != null) { //一次读取字符文本文件的一行字符bw.write(str); //一次写入一行字符串bw.newLine(); //写入行分隔符bw.flush(); //step2:刷新缓冲区} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// step3: 关闭IO流对象try {if (bw != null) {bw.close(); //关闭过滤流时,会自动关闭它所包装的底层节点流}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (br != null) {br.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}5、转换流转换流

转换流提供了在字节流和字符流之间的转换

Java API提供了两个转换流：

Ø InputStreamReader和OutputStreamWriter

字节流中的数据都是字符时，转成字符流操作更高效。

InputStreamReader

用于将字节流中读取到的字节按指定字符集解码成字符。需要和InputStream“套接”。

构造方法

Ø public InputStreamReader(InputStream in)

Ø public InputSreamReader(InputStream in,String charsetName)

如： Reader isr = new

InputStreamReader(System.in,”gb2312”);

OutputStreamWriter

用于将要写入到字节流中的字符按指定字符集编码成字节。需要和OutputStream“套接”。

构造方法

Ø public OutputStreamWriter(OutputStream out)

Ø public OutputSreamWriter(OutputStream out,String charsetName)

public void testMyInput() throws Exception{FileInputStream fis = new FileInputStream("dbcp.txt");FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dbcp5.txt");InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis,"GBK");OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos,"GBK");BufferedReader br = new BufferedReader(isr);BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);String str = null;while((str = br.readLine()) != null){bw.write(str);bw.newLine();bw.flush();}bw.close();br.close();}补充：字符编码

编码表的由来

计算机只能识别二进制数据，早期由来是电信号。为了方便应用计算机，让它可以识别各个国家的文字。就将各个国家的文字用数字来表示，并一一对应，形成一张表。这就是编码表。

常见的编码表

Ø ASCII：美国标准信息交换码。

ü 用一个字节的7位可以表示。

Ø ISO8859-1：拉丁码表。欧洲码表

ü 用一个字节的8位表示。

Ø GB2312：中国的中文编码表。

Ø GBK：中国的中文编码表升级，融合了更多的中文文字符号。

Ø Unicode：国际标准码，融合了多种文字。

ü 所有文字都用两个字节来表示,Java语言使用的就是unicode

ü UTF-8：最多用三个字节来表示一个字符

编码：字符串à字节数组

解码：字节数组à字符串

转换流的编码应用

Ø 可以将字符按指定编码格式存储。

Ø 可以对文本数据按指定编码格式来解读。

Ø 指定编码表的动作由构造函数完成。

6、标准输入/输出流标准输入/输出流

System.in和System.out分别代表了系统标准的输入和输出设备

默认输入设备是键盘，输出设备是显示器

System.in的类型是InputStream

System.out的类型是PrintStream，其是OutputStream的子类FilterOutputStream 的子类

通过System类的setIn，setOut方法对默认设备进行改变。

Ø public static void setIn(InputStream in)

Ø public static void setOut(PrintStream out)

例 题

从键盘输入字符串，要求将读取到的整行字符串转成大写输出。然后继续进行输入操作，直至当输入“e”或者“exit”时，退出程序。

System.out.println("请输入信息(退出输入e或exit):");// 把"标准"输入流(键盘输入)这个字节流包装成字符流,再包装成缓冲流BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String s = null;try {// 读取用户输入的一行数据 --> 阻塞程序while ((s = br.readLine()) != null) {if (s.equalsIgnoreCase("e") || s.equalsIgnoreCase("exit")) {System.out.println("安全退出!!");break;}// 将读取到的整行字符串转成大写输出System.out.println("-->:" + s.toUpperCase());System.out.println("继续输入信息");}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {if (br != null) {br.close(); // 关闭过滤流时,会自动关闭它包装的底层节点流}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}7、打印流实现将基本数据类型的数据格式转化为字符串输出

打印流：PrintStream和PrintWriter

Ø 提供了一系列重载的print和println方法，用于多种数据类型的输出

Ø PrintStream和PrintWriter的输出不会抛出异常

Ø PrintStream和PrintWriter有自动flush功能

Ø System.out返回的是PrintStream的实例

FileOutputStream fos = null;try {fos = new FileOutputStream(new File("D:\\IO\\text.txt"));} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} // 创建打印输出流,设置为自动刷新模式(写入换行符或字节 '\n' 时都会刷新输出缓冲区)PrintStream ps = new PrintStream(fos, true);if (ps != null) { // 把标准输出流(控制台输出)改成文件System.setOut(ps);}for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 输出ASCII字符System.out.print((char) i);if (i % 50 == 0) { // 每50个数据一行System.out.println(); // 换行}}ps.close();8、数据流为了方便地操作Java语言的基本数据类型的数据，可以使用数据流。

数据流有两个类：(用于读取和写出基本数据类型的数据）

Ø DataInputStream 和 DataOutputStream

Ø 分别“套接”在 InputStream 和 OutputStream 节点流上

DataInputStream中的方法

boolean readBoolean() byte readByte()

char readChar() float readFloat()

double readDouble() short readShort()

long readLong() int readInt()

String readUTF() void readFully(byte[] b)

DataOutputStream中的方法

将上述的方法的read改为相应的write即可。

DataOutputStream dos = null;try { // 创建连接到指定文件的数据输出流对象dos=newDataOutputStream(new FileOutputStream("d:\\IOTest\\destData.dat"));dos.writeUTF("ab中国"); // 写UTF字符串dos.writeBoolean(false); // 写入布尔值dos.writeLong(1234567890L); // 写入长整数System.out.println("写文件成功!");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally { // 关闭流对象try {if (dos != null) {// 关闭过滤流时,会自动关闭它包装的底层节点流dos.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}9、对象流对象流

ObjectInputStream和OjbectOutputSteam

Ø 用于存储和读取基本数据类型数据或对象的处理流。它的强大之处就是可以把Java中的对象写入到数据源中，也能把对象从数据源中还原回来。

序列化：用ObjectOutputStream类保存基本类型数据或对象的机制

反序列化：用ObjectInputStream类读取基本类型数据或对象的机制

Ø ObjectOutputStream和ObjectInputStream不能序列化static和transient修饰的成员变量

对象的序列化

对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成平台无关的二进制流，从而允许把这种二进制流持久地保存在磁盘上，或通过网络将这种二进制流传输到另一个网络节点。当其它程序获取了这种二进制流，就可以恢复成原来的Java对象

序列化的好处在于可将任何实现了Serializable接口的对象转化为字节数据，使其在保存和传输时可被还原

序列化是 RMI（Remote Method Invoke – 远程方法调用）过程的参数和返回值都是必须实现的机制，而 RMI 是 JavaEE 的基础。因此序列化机制是 JavaEE 平台的基础

如果需要让某个对象支持序列化机制，则必须让其类是可序列化的，为了让某个类是可序列化的，该类必须实现如下两个接口之一：

Ø Serializable

Ø Externalizable

凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量：

Ø private static final long serialVersionUID;

Ø serialVersionUID用来表明类的不同版本间的兼容性

Ø 如果类没有显示定义这个静态变量，它的值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。若类的源代码作了修改，serialVersionUID 可能发生变化。故建议，显示声明

显示定义serialVersionUID的用途

Ø 希望类的不同版本对序列化兼容，因此需确保类的不同版本具有相同的serialVersionUID

Ø 不希望类的不同版本对序列化兼容，因此需确保类的不同版本具有不同的serialVersionUID

使用对象流序列化对象

若某个类实现了 Serializable 接口，该类的对象就是可序列化的：

Ø 创建一个 ObjectOutputStream

Ø 调用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(对象) 方法输出可序列化对象。注意写出一次，操作flush()

反序列化

Ø 创建一个 ObjectInputStream

Ø 调用 readObject() 方法读取流中的对象

强调：如果某个类的字段不是基本数据类型或 String 类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则拥有该类型的 Field 的类也不能序列化

ObjectOutputStream oos =new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test3.txt"));Person p = new Person("韩梅梅", 18, "中华大街", new Pet());oos.writeObject(p);oos.flush();oos.close();// 反序列化：将磁盘中的对象数据源读出。ObjectInputStream ois =new ObjectInputStream(new FileInputStream("test3.txt"));Person p1 = (Person) ois.readObject();System.out.println(p1.toString());ois.close();10、随机存取文件流RandomAccessFile 类

RandomAccessFile 类支持 “随机访问” 的方式，程序可以直接跳到文件的任意地方来读、写文件

Ø 支持只访问文件的部分内容

Ø 可以向已存在的文件后追加内容

RandomAccessFile 对象包含一个记录指针，用以标示当前读写处的位置。RandomAccessFile 类对象可以自由移动记录指针：

Ø long getFilePointer()：获取文件记录指针的当前位置

Ø void seek(long pos)：将文件记录指针定位到 pos 位置

读取文件内容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(“test.txt”, “rw”）; raf.seek(5);byte [] b = new byte[1024];int off = 0;int len = 5;raf.read(b, off, len);String str = new String(b, 0, len);System.out.println(str);raf.close();写入文件内容

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");raf.seek(5);//先读出来String temp = raf.readLine();raf.seek(5);raf.write("xyz".getBytes());raf.write(temp.getBytes());raf.close();11、流的基本应用小节流是用来处理数据的。

处理数据时，一定要先明确数据源，与数据目的地

Ø 数据源可以是文件，可以是键盘。

Ø 数据目的地可以是文件、显示器或者其他设备。

而流只是在帮助数据进行传输,并对传输的数据进行处理，比如过滤处理、转换处理等。

字节流-缓冲流（重点）

Ø 输入流InputStream-FileInputStream-BufferedInputStream

Ø 输出流OutputStream-FileOutputStream-BufferedOutputStream

字符流-缓冲流（重点）

Ø 输入流Reader-FileReader-BufferedReader

Ø 输出流Writer-FileWriter-BufferedWriter

转换流

Ø InputSteamReader和OutputStreamWriter

对象流ObjectInputStream和ObjectOutputStream（难点）

Ø 序列化

Ø 反序列化

随机存取流RandomAccessFile（掌握读取、写入）

相关阅读：

IO流File类的使用

Hadoop之HDFS的I/O流操作

Flink 流处理Api之Sink

java技术教程IOC和DI

Oozie逻辑调度执行多个Job